磁致冷材料gd表面保护膜的制备及其附着性能研究

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1、西华大学硕士学位论文Y9e暑99S磁致冷材料Gd表面保护膜的制备及其附着性能研究材料加工工程专业研究生：郑小秋指导教师：吴卫摘要钆(Gd)在室温具有优良的磁热效应，同时具有良好的韧性和易加工性，是磁制冷机不可缺少的室温磁致冷材料，但作为磁致冷材料的工质钆(Gd)由于其性能活泼，在磁制冷机中很容易被冷却液腐蚀，严重影响了磁致冷样机的使用寿命。本文利用直流磁控溅射方法，在Gd试样上分别沉积四种靶材成分的薄膜。靶材分别为不锈钢(1crl8Ni9Ti)、高纯Ti、纯Cu和纯m。运用扫描电镜(sEM)、扫描探针显微镜(sPM)、能谱仪(EDX)、x射线光电子能谱(xPs)、台阶仪等表面分析技

2、术对镀层的微观形貌和组织、镀层与基体的界面形貌、镀层的表面成分及各组分的深度分布、薄膜厚度等进行定性分析检测。并对溅射工艺参数与薄膜质量、薄膜与基体附着性能的关系进行了研究。探索直流磁控溅射法制各薄膜的最佳工艺参数。实验结果表明：不锈钢薄膜是由原子堆积成的岛状分布生长，生长期薄膜表面粗糙不平，晶粒呈细纤维状。溅射的功率密度对几种靶材的薄膜沉积速率影响都很大：1crl8Ni9Ti，Ti和～镀层表面膜层致密无针孔，组织较均匀，～镀层表面质量最好，而cu镀层与另外三种镀层相比，薄膜表面粗糙且有较多孔隙；cu与Gd基底结合较差，界面有裂缝出现，其它三种薄膜界面结合性能较好。这主要是由于不同

3、的“薄膜—村底”材料的组合对附着力有着重要的影西华大学硕士学位论文响，键合类型差别较大、浸润性较差的物质之间不易形成较强的键合，其附着性能较差。相同材料的薄膜随溅射参数的改变其附着强度也不同。综上分析发现A1膜不但薄膜表面质量最好，而且界面结合性能最强，有望用于磁制冷材料Gd的防腐。关键词：室温磁致冷材料；磁控溅射；沉积速率：界面：附着强度II西华大学硕士学位论文studyonthepreparingprocessandadhesionpropertiesofsurfaceprotectiVecOatingsofthemagneticrefrigerantmaterialGdMat

4、eTialprocessiIlgengineeringPostgraduate：ZhengXiao—qiuSuperVisor：WuWeiALbstractAtmom￡emperature，Gdjs∞eDf￡hej皿ponallfma霉田etjcrefrjgcrant功aterjajsinma弘eticrefrigerator，forithasIargema酏etocalorice虢ct、perfecttoughnessandprocessedeasilv．However，itiseasvtobecoⅡodedinthoexchan百ngheatliquidofmagneticre

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6、，composnjonsofthesumce，aIldthicknessoffilmswerefestedbvSEM，SPM，EDX，XPSandotherexpe血nentaldevices．Andthenwestudiedtheadhesionbetweenthefilmsandthesubs“ate．Astheresult，thebestp盯ameteIsoft}坨technologVwereachieved．Theresearchresultsshowthatstailllesssteel丘lmsare罩0wingasdistributedislandswhichare譬a

7、theredwithatoms．Thesu—IaceisroughduriⅡgthefilIn伊owingandthe毋ainsarelikeIhjIlfibers．ThedepositiIlgratesofthefourl【indsoffi】msareserjouslyaf如ctedbvmespuf￡eringpowerdensity．Co由parcdwjtbtbeofherthfeefjlms，theioinforcebetweenCuandGdis也eweake